(57)【要約】【課題】ガス補給装置側で異常があった場合にも車両側で検知することができ、しかも部品数の削減にも供することができるガス燃料車両を課題とする。【解決手段】ガス燃料車両３は、水素ガスの補給の際にガス補給装置２の補給ノズル２３が接続されるレセプタクル１２と、レセプタクル１２内を流れる補給ノズル２３からの水素ガスの温度を検出する温度センサ１５と、補給ノズル２３側の通信機４０と通信する車両側通信機１７と、を備える。レセプタクル１２には、温度センサ１５及び車両側通信機１７が一体に組み込まれる。温度センサ１５の検出結果からガス補給装置２で異常が起きているか否かが判断され、車両側通信機１７から通信機４０への通信にて、ガス補給装置２に自身が異常であることが知らされる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの補給の際にガス補給装置の補給ノズルが接続されるレセプタクルと、
前記レセプタクル内を流れる前記補給ノズルからのガスの物理量を検出するセンサと、
前記補給ノズル側の通信機と通信する車両側通信機と、を備え、
前記レセプタクルに前記センサ及び前記車両側通信機が一体に組み込まれている、ガス燃料車両。
【請求項２】
前記センサは、温度センサである、請求項１に記載のガス燃料車両。
【請求項３】
前記レセプタクルは、前記レセプタクルの外表面よりも内側に前記車両側通信機を収容する開口部を有する、請求項１又は２に記載のガス燃料車両。
【請求項４】
前記開口部内に設けられた前記車両側通信機を覆うカバーを更に備えた、請求項３に記載のガス燃料車両。
【請求項５】
前記開口部内で前記車両側通信機を固定する固定具を備え、
前記カバーは、前記固定具も覆う、請求項４に記載のガス燃料車両。
【請求項６】
前記カバーの外面は、前記レセプタクルの外表面と面一又は外表面よりも内側に位置する、請求項４又は５に記載のガス燃料車両。
【請求項７】
前記レセプタクルは、
先端側から前記補給ノズルに接続される接続部と、
前記接続部の基端側に形成されたフランジ部と、を備え、
前記フランジ部は、当該レセプタクルを当該ガス燃料車両のボデーに固定する際に用いられる部位であり、
前記開口部は、前記フランジ部に凹状に形成されている、請求項３ないし６のいずれか一項に記載のガス燃料車両。
【請求項８】
前記レセプタクルは、
前記補給ノズルからのガスが流れるガス流路と、
前記ガス流路が内部に形成された本体部と、を備えており、
前記センサは、感温部が前記ガス流路内に臨んだ状態で前記本体部に固定される、請求項１ないし６のいずれか一項に記載のガス燃料車両。
【請求項９】
前記センサの検出結果に基づいて前記ガス補給装置の異常を判断する制御部を備えた、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のガス燃料車両。
【請求項１０】
前記制御部は、前記ガス補給装置が異常であると判断した場合、その旨を前記車両側通信機を介して前記補給ノズル側の通信機に伝える、請求項９に記載のガス燃料車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水素ステーションなどのガス補給装置から燃料となるガスを補給されるガス燃料車両に関し、特に、ガス燃料車両の補給口（充填口）の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のガス燃料車両は、ガスの充填口にレセプタクルを備えており、このレセプタクルにガスステーションの充填ノズル（補給ノズル）を接続し、車両に搭載された高圧タンク内へ充填ノズルからのガスを送り込むようになっている。例えば特許文献１では、ガスステーション側のディスペンサユニットで充填圧力・充填流量を制御し、充填ノズルから圧縮天然ガスを燃料タンクに充填している。この場合、ディスペンサユニットに温度センサを設け、この温度センサによって、充填中の圧縮天然ガスの温度を検出し、その検出結果に基づいて充填流量を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１００８９７（図１及び段落００１７、００３０及び００３９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ディスペンサユニットの温度センサが故障した場合、車両側でガス温度を検出することができない。このため、ガスステーション側でガス温度が異常になっていても、異常なガスがそのまま車両のタンクに充填されるおそれがあった。特に、近年では、高圧充填に伴うタンク内の温度上昇を抑制するために、ガスステーション側で予めガスを冷却することが検討されているが、このガス冷却装置が故障して高温のガスが充填されることになると、タンク内が不安定な状態になるおそれがある。
この点に鑑みて、タンク内の温度を管理するべく、タンクに温度センサを設けることも考えられる。しかし、水素ガスの場合、タンク内では充填時の断熱圧縮で温度上昇が起きるため、この温度センサではガスステーション側の故障を正確に検知することが難しい。
【０００５】
本発明は、ガス補給装置側で異常があった場合にも車両側で検知することができ、しかも部品数の削減にも供することができるガス燃料車両を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のガス燃料車両は、ガスの補給の際にガス補給装置の補給ノズルが接続されるレセプタクルと、レセプタクル内を流れる補給ノズルからのガスの物理量を検出するセンサと、補給ノズル側の通信機と通信する車両側通信機と、を備え、レセプタクルにセンサ及び車両側通信機を一体に組み込んだものである。
【０００７】
本発明によれば、車両側のセンサにてガス補給装置からのガスの物理量を検出することができる。したがって、ガス補給装置側で異常が生じてガスの物理量が変化すると、その物理量の検出からガス補給装置側で異常が生じたことを車両側で検知することができる。また、その検出結果を必要に応じて車両側通信機から補給ノズル側の通信機へと通信することで、ガス補給装置に知らせることができ、例えばガスの補給を停止するなどの対策を講じることが可能となる。加えて、センサをレセプタクルに組み込んでいるため、レセプタクルを有効に利用してセンサを設けることができると共に、補給ノズルから放出された直後のガスの物理量をレセプタクルの位置で検出することが可能である。しかも、センサを車両側通信機ともにレセプタクルに一体に組み込んでいるため、別体で設ける場合に比べて部品の共通化やコンパクト化を図ることができ、部品数及び車両における占有スペースを減らすことができる。
【０００８】
好ましくは、上記のセンサは、温度センサであるとよい。
【０００９】
この構成によれば、ガス補給装置側のガス温度の異常を車両側で検出することができる。特に、ガス補給装置がガス温度を調整する装置を備えている場合に有用となる。
【００１０】
好ましくは、レセプタクルは、その外表面よりも内側に車両側通信機を収容する開口部を有するとよい。
【００１１】
こうすることで、車両側通信機がレセプタクルの外表面から突出しないため、車両に対するレセプタクルの搭載自由度の向上及び搭載スペースの削減を図ることができる。
【００１２】
より好ましくは、ガス燃料車両は、開口部内に設けられた車両側通信機を覆うカバーを備えるとよい。
【００１３】
このカバーによって、外的要素（外部からの衝突、水やゴミなどの付着物など）から車両側通信機を保護することができる。
【００１４】
より好ましくは、ガス燃料車両は、開口部内で車両側通信機を固定する固定具を備え、カバーは、固定具も覆うとよい。
【００１５】
これにより、車両側通信機のみならずその固定のための固定具も、レセプタクルから突出しないようにカバーで隠蔽することができる。
【００１６】
より好ましくは、カバーの外面は、レセプタクルの外表面と面一又はそれよりも内側に位置するとよい。
【００１７】
こうすることで、カバー自体もレセプタクルの外表面から突出させずに済み、搭載スペースの削減等に寄与することができる。
【００１８】
本発明の好ましい一態様によれば、レセプタクルは、先端側から補給ノズルに接続される接続部と、接続部の基端側に形成されたフランジ部と、を備え、フランジ部は、当該レセプタクルをガス燃料車両のボデーに固定する際に用いられる部位であり、開口部は、フランジ部に凹状に形成されるとよい。
【００１９】
この構成によれば、固定の際に用いられるフランジ部を有効に利用して、車両側通信機用の開口部を形成することができる。
【００２０】
本発明の別の好ましい一態様によれば、レセプタクルは、補給ノズルからのガスが流れるガス流路と、ガス流路が内部に形成された本体部と、を備えており、センサは、感知部がガス流路内に臨んだ状態で本体部に固定されるとよい。
【００２１】
また、本発明の好ましい一態様によれば、ガス燃料車両は、センサの検出結果に基づいてガス補給装置の異常を判断する制御部を備えるとよい。より好ましくは、制御部は、ガス補給装置が異常であると判断した場合、その旨を車両側通信機を介して補給ノズル側の通信機に伝えるとよい。
【００２２】
このような構成によれば、車両側で検知したガス補給装置の異常について、両通信機を有効に利用することでガス補給装置側に知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係るガス燃料車両をガス補給装置と共に示すガス補給システムの概略図である。
【図２】図１のガス補給システムの制御系統を示す概略図である。
【図３】実施形態に係るガス燃料車両のレセプタクルの構造を模式的に示す断面図である。
【図４】実施形態に係るガス燃料車両のレセプタクルの構造を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係るガス燃料車両について説明する。ここでは、ガス燃料車両として、燃料電池システムを搭載した燃料電池車両を例に説明する。なお、燃料電池システムは、公知のとおり、燃料ガス（例えば水素ガス）と酸化ガス（例えば空気）の電気化学反応によって発電する燃料電池などを備える。
【００２５】
図１に示すように、ガス補給システム１は、例えば水素ステーションなどのガス補給装置２と、燃料ガスを用いて走行する燃料電池車両３と、を備える。なお、ガスの補給の一態様には、ガスの充填が含まれる。
【００２６】
ガス補給装置２は、燃料ガスを送り出すディスペンサ２１を備え、ディスペンサ２１には、充填ホース２２が接続されている。充填ホース２２の途中には、プレクーラ２４が備えられ、プレクーラ２４によって、ディスペンサ２１から送り出される燃料ガスが所定の低温（例えば約−２０℃程度）に冷却される。充填ホース２２の端部には、補給ノズル２３が取り付けられている。補給ノズル２３は、充填カップリングや充填ノズルとも称される部品であり、燃料ガスの補給の際に、燃料電池車両３に接続される。
【００２７】
燃料電池車両３は、燃料電池への燃料ガス供給源として燃料タンク１０を備える。燃料タンク１０は、例えば３５ＭＰａ又は７０ＭＰａの水素ガスを貯留可能な高圧タンクである。燃料タンク１０内の水素ガスは、図示省略したガス供給配管を介して燃料電池に供給される。一方、燃料タンク１０への水素ガスの補給は、ガス補給装置２からレセプタクル１２及び充填配管１４を介して行われる。レセプタクル１２は、燃料ガスの補給の際に補給ノズル２３が接続される部分であり、温度センサ１５及び通信機１７を一体に組み込んでいる。充填配管１４は、レセプタクル１２から燃料タンク１０に向けて水素ガスを流すための流路を構成する。充填配管１４には、例えば、水素ガスの逆流を防止するための逆止弁１８が設けられる。
【００２８】
燃料電池車両３は、車体３ａに充填口用のリッドボックス３０を備える。リッドボックス３０は、車体３ａを構成するボデー、ホイールハウス、パネルなどに形成された車体側面の有底開口部であり、車体側面に一端が連結されたリッド３２によって開閉可能に構成される。リッドボックス３０の内部空間３４には、レセプタクル１２の一部が位置しており、燃料ガスの補給の際にリッド３２を開くことで、補給者が補給ノズル２３をレセプタクル１２に接続することが可能となる。
【００２９】
図２に示すように、燃料電池車両３は、温度センサ１５及び通信機１７に電気的に接続された制御装置１９を有する。温度センサ１５は、ガス補給装置２から補給されるガスの温度をレセプタクル１２内で検出するものである。通信機１７は、例えば、赤外線通信等の無線通信を行う通信インターフェースを有する。
【００３０】
制御装置１９は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、制御プログラムに従って所望の演算を実行して、種々の処理や制御を行う。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶し、ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。制御装置１９は、各種のセンサの検出結果を受けて、燃料電池車両３を統括制御する。例えば、制御装置１９は、燃料電池システム及びトラクションモータを制御することで、燃料電池車両３の走行を制御する。また、制御装置１９は、燃料電池車両３にて把握可能な情報を通信機１７を用いて、ガス補給装置２に送信する。
【００３１】
ガス補給装置２は、車両側の通信機１７との間で各種情報を送受信する通信機４０と、車両側の制御装置１９と同様にマイクロコンピュータとして構成された制御装置４２を備える。通信機４０は、車両側の通信機１７に対応した形式のものであり、例えば、赤外線通信等の無線通信を行う通信インターフェースを有する。通信器４０は、補給ノズル２３をレセプタクル１２に接続した状態で通信機１７との間で通信できるように、補給ノズル２３の先端部に搭載される。制御装置４２は、通信機４０のほか、ディスペンサ２１及びプレクーラ２４と電気的に接続されており、ガス補給装置２全体を制御する。例えば、制御装置４２は、通信機４０が送受信した情報等に基づいて、ガス補給装置２の各種機器に制御信号を出力し、ディスペンサ２１の運転を制御する。
【００３２】
続いて、図３及び図４を参照して、レセプタクル１２、温度センサ１５及び通信機１７の一体化構造について詳述する。
【００３３】
レセプタクル１２は、ガス流路５０を内部に形成した本体部５１を有する。本体部５１は、水素脆化に強い材料（例えばＳＵＳ３１６Ｌなど）を用いて形成されており、接続部５２、フランジ部５４及び連結部５６から構成される。ガス流路５０は、補給ノズル２３からの水素ガスが流れる流路であり、補給ノズル２３内の流路と充填配管１４内とを連通するように、本体部５１を軸方向に貫通形成される。接続部５２及びフランジ部５４は、上記のリッドボックス３０内に位置し、連結部５６は、リッドボックス３０よりも車両内側に位置する。連結部５６にはおねじ５５が形成されており、このおねじ５５又はこれに接続される継手を介して充填配管１４が接続される。
【００３４】
接続部５２は、先端側にボールロック溝５７が形成された筒状部分であり、その長手方向の中間部には段部５８が形成されている。接続部５２は、その内部に弁機構（図示略）が構成されており、先端側から補給ノズル２３が嵌合されると、接続部５２内の弁機構が開き、補給ノズル２３からの水素ガスの充填が可能とされる。また、この嵌合状態では、補給ノズル２３側のボールがボールロック溝５０に入り込み、補給ノズル２３とレセプタクル１２とが接続された状態にロックされる。さらに、嵌合時には、補給ノズル２３の先端部２３ａが段部５８に当接されて、レセプタクル１２に対する補給ノズル２３の位置が規制されるようになっている。
【００３５】
フランジ部５４は、接続部５２の基端側にて、接続部５２の外周面よりも突出するように薄板状に形成されている。フランジ部５４は、レセプタクル１２をリッドボックス３０に固定する際に用いられる部分であり、リッドボックス３０の内壁に直接又はブラケット６０を介して固定される。例えば、フランジ部５４の裏面６２をブラケット６０に接触させ、フランジ部５４の表面６４側から挿通したボルト６６，６６，６６で両者を３箇所で固定する。このブラケット６０をリッドボックス３０の底壁３０ａ（図１参照）に固定することで、レセプタクル１２がリッドボックス３０に搭載される。
【００３６】
フランジ部５４の表面６４は、補給ノズル２３の先端部２３ａに対向する面であり、表面６４の一部には、凹状又は浅底状の開口部７０が形成されている。開口部７０には、上記の通信機１７が収容されて固定されていると共に、通信機１７を覆うようにして開口部７０を閉塞するカバー７２が設けられている。
【００３７】
通信機１７は、送信素子及び受信素子を含む素子部８０と、素子部８０に接続された回路部８２と、を備え、回路部８２がハーネス８４を介して制御装置１９に接続されている。素子部８０の送信素子と受信素子は、それぞれ例えば赤外発光ダイオードとフォトダイオードで構成され、補給ノズル２３の先端部２３ａに対向するように位置する。回路部８２は、素子部８０の送受信信号に基づいて通信を制御する通信制御部などを有する基板であり、一対のボルト８６，８６（固定具）によって開口部７０の底面７１に固定される。この固定状態では、素子部８０及び回路部８２は、フランジ部５４の表面６４から突出しないように収容される。換言すると、開口部７０内の通信機１７は、表面６４よりも内側に位置する。なお、フランジ部５４には、ハーネス８４を車両内側へと挿通させるための穴（図示省略）が形成されている。
【００３８】
カバー７２は、通信機１７による送受信を阻害しない材料からなり、例えば可視光をカット可能な透明の樹脂で形成される。カバー７２は、開口部７０に着脱可能に嵌合し、開口部７０内の通信機１７及びボルト８６，８６を隠蔽するように覆う。カバー７２が開口部７０に嵌合した状態では、カバー７２の外面７２ａはフランジ部５４の表面６４と面一となり、通信機１７が外的要素から保護される。なお、カバー７２や開口部７０の態様を設計変更することもできるが、カバー７２によって表面６４に突出部がもたらされないように構成することが好ましい。一例として、カバー７２の外面７２ａを表面６４よりも内側に位置させることが挙げられる。
【００３９】
温度センサ１５は、補給ノズル２３からの水素ガスの温度を感知する感温部９０と、感温部９０に連結される電線９２と、を有する。温度センサ１５は、感温部９０がガス流路５０内に臨んだ状態でレセプタクル１２の本体部５１に固定され、電線９２が制御装置１９に接続される。なお、本体部５１には、電線９２を車両内側へと挿通させるための穴（図示省略）が形成される。このような構成により、温度センサ１５はレセプタクル１２に埋め込まれるように一体化される。温度センサ１５としては、公知のものを用いることができ、例えば、白金等の金属からなる抵抗体により感温部９０を形成することができる。感温部９０は、ガス流路５０内の水素ガスが接触する位置であればよく、例えばガス流路５０内に配置することができる。もっとも、感温部９０をレセプタクル１２の本体部５１に接触させ、本体部５１からの熱伝達により水素ガス温度を検出する温度センサ１５として構成することもできる。
【００４０】
以上説明した本実施形態の作用効果を説明する。
１．補給時について
水素ガスの補給の際、ガス補給装置２からの水素ガスの温度を燃料電池車両３の温度センサ１５で検出される。温度センサ１５はレセプタクル１２に組み込まれているため、補給ノズル２３から放出された直後の水素ガス温度が検出される。よって、補給時に断熱圧縮の影響により温度上昇する燃料タンク１０に温度センサを設ける場合に比べて、ガス補給装置２からの水素ガス補給温度を正確に検出することができる。
【００４１】
温度センサ１５が検出した水素ガス補給温度が、ガス燃料車両３に供給すべきガス温度（所定値）よりも高い場合、ガス補給装置２側で何らかの異常が生じていると考えられる。例えば、プレクーラ２４が故障して水素ガス温度を低減できていない場合、検出される水素ガス補給温度は所定値を超える。そこで、本実施形態では、車両側の制御装置１９が、検出された水素ガス補給温度に基づいてガス補給装置２の異常の有無を判断する。これにより、補給時にガス補給装置２側で異常が生じていることを燃料電池車両３にて検知することができる。
【００４２】
また、ガス補給装置２に異常が生じていると判断した場合、制御装置１９は、その旨を通信機１７を利用してガス補給装置２側の通信機４０に送信する。この送信結果が制御装置４２に伝えられて、ガス補給装置２が自身に異常が生じていることを認識するため、
制御装置４２にて異常対策処理を講じることができる。例えば、上記した故障の例では、制御装置４２はプレクーラ２４が故障したと認識し、ディスペンサ２１からの水素ガスの送り込みを停止するように制御することができる。これにより、燃料電池車両３の燃料タンク１０に異常な温度の水素ガスが補給されるのを抑制することができる。
【００４３】
２．レセプタクルの一体化構造について
レセプタクル１２に温度センサ１５及び通信機１７を外付けするのではなく、内部に埋め込むように一体に組み込んでいる。これにより、外付けする場合や別体で設ける場合に比べて、部品の共通化を図ることができ、部品数を減らすことも可能となる。また、これらを車両３に組み付ける作業も簡素化することができる。さらに、一体化により、レセプタクル１２、温度センサ１５及び通信機１７のコンパクト化を図ることができるため、車両３における占有スペースを減らすことができる。特に、限られた搭載スペースであるリッドボックス３０内において、温度センサ１５及び通信機１７がレセプタクル１２の外表面から突出しないため、搭載の自由度の向上と搭載スペースの削減を図ることができる。
【００４４】
また、通信機１７をその固定具（ボルト８６）も含めてカバー７０で覆い、レセプタクル１２から露出させないようにして、通信機１７を外的要素から保護している。これにより、通信機１７への外的衝撃から保護できるのみならず、水やゴミなどの通信機１７への付着を防止したり、通信機１７への外乱の影響を抑制したりすることができる。
【００４５】
＜変形例＞
レセプタクル１２に一体に設けるセンサとして、温度センサ１５に代えて、温度以外のガスの物理量を検出するセンサを用いることもできる。例えば、ガスの流量を検出する流量センサを用いてもよい。あるいは、ガスの圧力を検出する圧力センサを用いてもよい。前者の流量センサによればガス補給装置２の流量異常を検出でき、後者の圧力センサによればガス補給装置２の圧力異常を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のガス燃料車両は、上記した燃料電池車両３に限らず、例えば天然ガス車両とすることもできる。また、車両のほかに、航空機、船舶、ロボットなど、外部から補給されるガスを燃料とする移動体にも、本発明の上記したレセプタクルまわりの構造を好適に適用することができる。さらには、定置型の燃料電池システムを備えた設備にも、本発明の上記したレセプタクルまわりの構造を好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
２：ガス補給装置、３：ガス燃料車両（燃料電池車両）、１０：燃料タンク、１２：レセプタクル、１４：充填配管、１５：温度センサ、１７：車両側通信機、１９：制御装置、２３：補給ノズル、４０：補給ノズル側通信機、５０：ガス流路、５１：本体部、５２：接続部、５４：フランジ部、７０：開口部、７２：カバー、８６：ボルト（固定具）、９０：感知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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